5G 时代医学检验技术专业3D虚拟仿真平台建设探索

金花，刘国利，樊志菲，杨艳，董丽刚

（1.内蒙古民族大学附属医院 检验科，内蒙古通辽 028007；2.内蒙古民族大学 医学院，内蒙古通辽 028007）

医学检验技术是一门多学科融合，实践性、技术性较强的专业。随着精准医学、智能医学、转化医学的出现，以及2012 年教育部统一将高等教育五年制医学检验专业改成四年制医学检验技术专业，对医学检验人才培养提出了更高要求[1-2]。“五年制改四年制”这一重大调整，专业培养目标由原来的培养“医学高级专门人才”调整为培养“既能从事医学检验又能从事实验室诊断的应用型医学检验高等专项人才”[2]，这一目标的调整更加明确了人才的培养要本着“以患者/临床为中心”的服务理念。为此，内蒙古民族大学围绕医学检验专业培养目标对实践教学模式进行改革，引入了3D 虚拟仿真教学平台。随着“互联网+教育”模式在5G 时代快速发展，3D 虚拟仿真教学平台能优化教学模式，激发学生的学习热情与创新意识，有利于学生进行探索性学习，全面提高学生综合素质，为社会培养应用型医学检验人才。

1 5G时代3D虚拟仿真教学平台的特点

传统医学实验教学由于受实验室硬件和操作安全性的限制，某些操作实验未能有效开展，实验教学无法达到要求，也不能充分提升学生的实验技能[3-4]。而5G技术支撑下的3D 虚拟仿真教学平台的构建能弥补以上不足，目前，3D 虚拟仿真技术已在医学检验等实验教学领域广泛应用，充分提升了学生的实践能力[5]。它作为新时代高新技术产物，初步在教学、科研[6]以及医疗等行业有了一定的应用，同样会在医学检验实验教学改革中起到引领作用[7]。它是在计算机技术的支撑下通过网络操作，模拟实践教学，从而达到仿真教学的目的[8]。5G 时代的“互联网+教育”模式快速发展，5G 作为网络时代的新产物，在教育医疗等领域有着广泛的应用前景，虚拟仿真技术能使医学检验专业学生直观流畅地体验实验实训的过程[9]，使得医学检验专业教师在教学中可以不局限于教室、实验室等场所，只要在5G 网络信息覆盖的区域，就能开展教学。借助5G 网络技术，根据检验科需求设置临床检验组、生物化学组、免疫组、微生物组、分子生物组等不同岗位教育教学游戏，通过游戏设置不同检测项目的关卡，学生通过各个关卡体验到不同的结果，3D 智慧实验室既能增加学生的学习兴趣，又能记录学生在实践中的操作过程，有利于教师及时发现问题并指导学生正确操作[10]。

2 3D虚拟仿真教学平台建设的必要性

2.1 3D 虚拟仿真教学平台是现代医学教育理念的产物

医学检验是理论和实践相结合的一门专业。现代教育理念决定了医学检验专业实践教学的重要性，尤其在保证一定理论教学的基础上适度增加实践课程教学。理论课程以检验项目的临床意义、检测原理、仪器设备基本结构、仪器设备标准操作流程为知识点，主要是以教师讲解和分析来完成；而实践课程更注重对于学生动手能力的培养，以学生为主体，以教师为主导，学生根据检测项目自主操作、分析报告及解读操作过程。在实验过程中，若学生操作不规范或出现其他困难时，教师给予指导和帮助。这种教育模式需要构建硬件设备齐全的标准化、规模化的实验室，然而所需的实验室仪器大型设备价格昂贵且更新换代比较快，部分高校经费不足，很难满足教学需求。3D 虚拟仿真教学平台是以计算机技术创建的人机交互的三维平台[11]，学生在实验中能反复操作，且不涉及耗材问题，能开展临床实习中难以操作的实验，从而提高学生对实验的参与度，激发学生的学习热情。

2.2 3D 虚拟仿真教学平台适应新时代教学对象

随着医学教育的改革，传统教育教学模式不能满足应用型医学检验高等专项人才的培养要求。5G 时代3D 虚拟仿真医学检验实践教学系统的应用能满足新型复合型医学检验专业人才的需求。

大学生能够熟练掌握网络技术，对新生事物有很强的适应能力和敏感性，他们可以随时随地用手机等网络设备自主选择实验项目、实验仪器、实验试剂，根据虚拟实验室标准操作流程进行仿真实验。

在虚拟实验过程中，学生全程参与病人标本采集、接受运送标本、检测前处理、选择实验项目、标本检测、标本检测后审核发报告以及报告解读，环节较多，分工较细。学生喜欢网络环境下3D 虚拟教学平台提供的形象、生动的人机互动实验场景，从而构建知识体系，形成主动探究知识的能力。

2.3 社会发展决定人才培养模式

随着科技的快速发展，检验医学的作用日益突出，它既包括现代科学实验室技术，又与临床融合[12]，正向自动化、智能化的方向发展，尤其是医学检验专业技术人员的作用越来越重要。岗位分工的精细化、多元化，对检验技术人员的素质和能力有了更高的要求，以往医学院校由于受资金、场地等方面因素的制约，很难提供医学检验所需的高端实验器材，使得医学检验实验教学仍采用传统讲授的教学方法，学生对仪器缺乏认知，未能结合实际操作理解实验原理。现今，3D 虚拟仿真教学技术的出现恰恰弥补了实验教学的缺陷。3D 虚拟仿真平台利用虚拟仿真技术，让学生了解并学习到前沿的实验技术方法和先进的实验仪器的工作原理，学生能够将学习的理论知识和检验科工作有机衔接，实现课堂知识的迁移和实验操作能力的提升。

3 3D虚拟仿真教学平台建设

当前，医学检验专业教学尚不能满足各层次学生需求，为了满足社会发展需要，培养高层次医学检验专业人才，需要构建一个实验仪器设备齐全、实验室空间配置合理的3D 虚拟仿真教学平台。该虚拟平台将检验科常规的大型仪器设备原理、结构、基本操作制成数字3D 动画，涉及虚拟仪器设备、虚拟实验、虚拟检验项目等方面；整个虚拟教学平台分成临床检验组、急诊检验组、生物化学检验组、感染免疫检验组、微生物检验组、分子遗传学检验组6 个专业组以及前处理区、办公区、文档资料区及耗材试剂仓库等。通过实验，学生可整体了解检验科各项工作。

4 建立3D虚拟教学平台的数字资料库

血液和体液形态是医学检验专业重点教学内容，同时也是教学难点。多数情况下，课程理论学习以文字描述细胞、寄生虫、结晶等形态特点，这些内容比较枯燥，学生学习兴趣不高、难以记忆。由于学校很难收集适合教学用的典型血液、体液形态标本，即便是有典型形态标本，但涂片保存时间长了会存在染色效果差等问题，给医学检验技术专业实践教学造成困难。构建网络化血液学检验形态数据库具有非常重要的意义。3D 虚拟仿真教学平台能建立临床典型形态数据库，可以解决医学检验技术实践教学中形态学资源匮乏问题。调查研究发现，当前国际通用医学教学中普遍采用典型案例式[13-16]和提问式为基础的教学模式[17-19]。3D 虚拟教学平台可以录入保存临床常见病例及疑难病例资料，学生可以针对异常检验结果查阅病人病史，比如首先观察血液涂片，发现异常形态细胞时在系统里点击查看病史及血液常规检查结果，甚至进一步查阅血液病综合诊断MICM 的各项检查结果，分析结果，先进行小组内讨论，再与带教教师一起对具体问题展开具体分析，培养学生思考分析和解决问题的能力。

5 结语

总之，5G 的广泛应用为各行各业赋能。3D 虚拟仿真技术在医学检验教学中的应用，有效解决了传统实验教学部分实验项目因条件不具备而无法开展的问题。通过3D 虚拟实验教学平台，学生可不受时间和场地的限制随时随地进行实验操作。实验教学在现代信息技术的推动下发生了重大变革，现代信息技术为理论和实践教学相结合提供了有效途径。借助3D 虚拟实验平台，提高了医学检验教学水平，更新了教育教学理念，为理论教学和临床实践提供了便利，有效促进了医学检验技术专业的发展。